DE1052244B

DE1052244B - Pump unit with centrifugal pump and electric motor

Info

Publication number: DE1052244B
Application number: DEH30729A
Authority: DE
Inventors: Ernst Hauenstein
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1956-08-08
Filing date: 1956-08-08
Publication date: 1959-03-05

Description

Pumpenaggregat mit Kreiselpumpe und Elektromotor Die Erfindung betrifft ein aus einer Kreiselpumpe und einem Elektromotor bestehendes Pumpenaggregat, bei dem der lotorläufer und das Laufrad der Pumpe durch eine Welle zu einer Einheit miteinander verbunden sind, die vollständig innerhalb des Aggregatgehäuses gelagert ist, und bei dem der Motorläufer sich in einem nur gegen die Pumpe hin offenen, sonst aber gasdicht geschlossenen Raum befindet, welcher ein die Pumpenflüssigkeit vom Motor fernhaltendes Gaspolster enthält. Es ist schon vorgeschlagen worden, bei Pumpenaggregaten der erwähnten Art in einem die genannte Welle umgebenden Ringraum, in dem die Berührung der Pumpflüssigkeit mit dem Gaspolster stattfindet, eine stillstehende Buchse anzuordnen, welche auf die `Felle aufgeschoben und von Flüssigkeit umgeben ist. Die Trennzone zwischen der Pumpflüssigkeit und dem Gaspolster liegt dabei hauptsächlich außerhalb der Buchse zwischen stillstehenden 1Iaschinenteilen, wodurch eine Emulgierung der Flüssigkeit durch Vermischung mit dem Gas praktisch vermieden werden soll.Pump unit with centrifugal pump and electric motor The invention relates to a pump unit consisting of a centrifugal pump and an electric motor the rotor and the impeller of the pump through a shaft to form a unit are connected to each other, which are stored completely within the unit housing and in which the motor rotor is only open towards the pump, but otherwise gas-tight closed space is, which a the pump liquid Contains gas cushion that keeps the engine away. It has already been suggested at Pump units of the type mentioned in an annular space surrounding the said shaft, in which the pumping liquid comes into contact with the gas cushion, a stationary one To arrange socket, which is pushed onto the `skins and surrounded by liquid is. The separation zone between the pumping liquid and the gas cushion is mainly located outside the socket between stationary machine parts, causing emulsification the liquid should be practically avoided by mixing with the gas.

Die Erfindung bezweckt eine weitgehende Verbesserung dieser bekannten Lösung, was im wesentlichen dadurch erreicht wird, daß der Ringraum, welcher die Welle der Läufer-Laufrad-Einheit umgibt, durch stillstehende Begrenzungswände in Kammern unterteilt wird, die durch kleine Öffnungen in den Begrenzungswänden miteinander in Verbindung stehen. Durch die kleinen Öffnungen kann sowohl die Flüssigkeit wie auch das Gaspolster in die Kammern eindringen, so daß die Trennzone zwischen diesen beiden Medien stets innerhalb der Kammern zu liegen kommt. Die kleinen Öffnungen setzen aber einer Durchströmung der Flüssigkeit so großen Strömungswiderstand entgegen, daß ein Umlaufen und eine Wirbelung der Flüssigkeit in den Kammern ausgeschlossen ist. Vor allem wird auch erreicht, daß die sich in verschiedenen Höhenlagen befindenden Flüsigkeitsschichten sich nicht miteinander mischen. Die oberste Flüssigkeitsschicht, welche stets eine gewisse Menge des als Polster dienenden Gases in sich aufnimmt, bleibt daher von der übrigen Flüssigkeit getrennt, wodurch ein allmäffilicher Abbau des Gaspolsters durch Gasaufnahme in die Flüssigkeit vermieden oder doch sehr stark hintangesetzt wird.The invention aims to improve these known ones to a great extent Solution, which is achieved essentially in that the annular space, which the Surrounds the shaft of the rotor-impeller unit by stationary boundary walls in Chambers is divided by small openings in the boundary walls with each other stay in contact. Both the liquid and the also penetrate the gas cushion into the chambers, so that the separation zone between them both media always comes to lie within the chambers. The small openings but oppose such a large flow resistance to a flow through the liquid, that a circulation and swirling of the liquid in the chambers is excluded is. Above all, it is also achieved that those located at different altitudes Liquid layers do not mix with one another. The top layer of liquid which always absorbs a certain amount of the gas serving as a cushion, therefore remains separated from the rest of the liquid, resulting in gradual degradation of the gas cushion by gas absorption in the liquid avoided or at least very strongly is set back.

Erfindungsgemäß bilden die Begrenzungswände der Kammern einen Einsatz, der aus mehreren in Radialebenen verlaufenden Kreisringscheiben und aus einer oder mehreren etwas zylindrischen Wänden besteht. Wenn der Motorläufer des Pumpenaggregats vom Stator des Motors durch ein Spaltrohr getrennt ist, können gemäß der weiteren Erfindung die Begrenzungswände der Kammern an der Innenseite des Spaltrohres angeordnet sein. Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und der Zeichnung, in welcher rein beispielsweise eine bevorzugte Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes veranschaulicht ist. DieZeichnung zeigt ein Pumpenaggregat gemäß der Erfindung im axialen Längsschnitt.According to the invention, the boundary walls of the chambers form an insert, of several circular ring disks running in radial planes and of one or consists of several somewhat cylindrical walls. When the motor rotor of the pump set is separated from the stator of the motor by a can, according to the further Invention, the boundary walls of the chambers arranged on the inside of the can be. Further features of the invention emerge from the description and the drawing, in which purely, for example, a preferred embodiment of the subject matter of the invention is illustrated. The drawing shows a pump unit according to the invention in axial longitudinal section.

Das dargestellte Pumpenaggregat weist eine vertikale, spindelförmige Achse 11 auf, auf deren oberem Teil der als Kurzschlußanker ausgebildete Läufer 12 des elektrischen Antriebsmotors sitzt. In üblicher Weise ist das Läuferblechpaket 12 durch eine Preßgußnabe 13 festgehalten, in welcher die Achse 11 festgespannt ist. Am unteren Stirnende des Läufers 12 weist die Nabe 13 einen Hohlwellenfortsatz 14 auf, welcher den untern Teil der Achse 11 mit Abstand koaxial umgibt. Das Laufrad 16 der unterhalb des Motors angeordneten Kreiselpumpe sitzt auf dem Hofilwellenfortsatz 14 und ist auf demselben mit Hilfe einiger Stellschrauben 17 festgespannt. Das Laufrad 16 ist von einem Pumpengehäuseteil 18 umgeben, das eine Einlaufspirale 19 und eine Auslaufspirale 20 für die Förderflüssigkeit bildet. Oberhalb des Gehäuseteils 18 ist ein Gehäusering 21 angeordnet, welcher einen Teil des Pumpengehäuses und, einen Teil des Motorgehäuses bildet.The pump assembly shown has a vertical, spindle-shaped axis 11, on the upper part of which the rotor 12 of the electric drive motor, designed as a short-circuit armature, is seated. In the usual way, the laminated rotor core 12 is held in place by a die-cast hub 13 in which the axle 11 is clamped. At the lower end of the rotor 12, the hub 13 has a hollow shaft extension 14 which surrounds the lower part of the axis 11 at a distance coaxially. The impeller 16 of the centrifugal pump arranged below the motor is seated on the Hofil shaft extension 14 and is clamped thereon with the aid of a few adjusting screws 17. The impeller 16 is surrounded by a pump housing part 18 which forms an inlet spiral 19 and an outlet spiral 20 for the delivery liquid. A housing ring 21 is arranged above the housing part 18 and forms part of the pump housing and part of the motor housing.

In den Hohlwellenfortsatz 14 ragt von unten her ein axial ausgenommener Lagerkörper 25 hinein, der unten einen Flansch 26 aufweist, welcher mit Hilfe einer Überwurfmutter 27 am Gehäuseteil 18 der Pumpe befestigt ist. Der Lagerkörper 25 weist eine nur von oben her zugängliche Axialausnehmung 29 auf, welche zur Aufnahme des untern Teiles der Achse 11 dient und zwei Gleitlager 30 und 31 zur drehbaren Lagerung und Abstützung der Achse 11 enthält.An axially recessed protrudes into the hollow shaft extension 14 from below Bearing body 25 into it, which has a flange 26 below, which with the help of a Union nut 27 is attached to the housing part 18 of the pump. The bearing body 25 has a Axial recess 29 accessible only from above, which serves to accommodate the lower part of the axle 11 and two plain bearings 30 and 31 for the rotatable mounting and support of the axle 11.

Das mit einer Mehrphasenwicklung 35 versehene Statörblechpaket 36 des Motors ist in einem zylindrisehen Gehäusering 37 befestigt, der lösbar mit dem bereits erwähnten Gehäusering 21 in Verbindung steht und außen einen Klemmensatz 38 zum Anschluß der Wicklung 36 an ein Stromverteilnetz trägt. Der Klemmsatz 38 ist von einem abnehmbaren Schutzdeckel 39 überdeckt. Der zwischen dem Läuferpaket 12 und dem Statorpaket 36 vorhandene Luftspalt des Motors ist von einem verhältnismäßig dünnwandigen Spaltrohr 40 durchsetzt, das oben durch eine Stirnwand 41 hermetisch geschlossen und mit seinem unteren offenen Stirnende am Gehäusering 21 befestigt ist. Zu diesem Zweck weist das Spaltrohr 40 am unteren Stirnende einen nach außen vorspringenden Flansch 42 auf, der mit Hilfe eines Druckringes 43 und mehreren Schrauben 44 gegen den Gehäusering 21 gepreßt ist, und zwar unter Zwischenschaltung eines nachgiebigen Dichtungsringes 45, damit ein flüssigkeitsdichter Abschlüß' gewährleistet ist. Am Druckring 43 ist eine die Büchse 40 außen satt umgebende Manschette 46 vorhanden, um eine gute Zentrierung des Spaltrohres bezüglich des .Gehäuses 18, 21, 37 herbeizuführen. Zwischen dem Läuferpaket 12 und den zylindrischen Innenflächen des Spaltrohres 40 ist ein genügender, wenn auch verhältnismäßig geringer Abstand vorhanden, damit der Motorläufer sich ungehindert drehen kann.The stator lamination packet 36 provided with a multi-phase winding 35 of the motor is mounted in a cylindrical housing ring 37, which is detachable with the already mentioned housing ring 21 is in connection and a set of clamps outside 38 for connecting the winding 36 to a power distribution network. The clamp set 38 is covered by a removable protective cover 39. The one between the runner package 12 and the stator core 36 existing air gap of the motor is of a relative size thin-walled can 40 penetrated, the top by an end wall 41 hermetically closed and attached to the housing ring 21 with its lower open end is. For this purpose, the can 40 has one to the outside at the lower front end protruding flange 42, which with the help of a pressure ring 43 and several screws 44 is pressed against the housing ring 21, with the interposition of a resilient sealing ring 45, so that a liquid-tight closure 'guaranteed is. On the pressure ring 43 there is a sleeve 46 which surrounds the sleeve 40 on the outside, in order to ensure good centering of the can with respect to the housing 18, 21, 37. Between the rotor core 12 and the cylindrical inner surfaces of the can 40 there is a sufficient, albeit relatively small, distance so that the motor rotor can turn freely.

Der zwischen dem Motorläufer 12 und dem Laufrad 16 liegende Teil des- Hohlwellenfortsatzes 14 -ist von einem Ringraum 94 umgeben, der durch mehrere in Radialebenen verlaufenden Ringscheiben97 und zwei etwa zylindrische Wandungen 95 und 98 in mehrere Kammern 99 unterteilt ist: Außerdem können auch noch in Axialebenen verlaufende Begrenzungswände vorgesehen sein. Sämtliche Kammern 99 sind miteinander durch kleine Öffnungen 100 -verbunden, die in den Begrenzungswänden 95, 97 und 98 der Kammern 99 angeordnet sind. Die Ringscheiben 97 und die Wandungen 95 und 98 sind zu einem Einsatz vereinigt, der an der Innenseite des Spaltrohres 40 stillstehend angeordnet ist. Ein am genannten Einsatz vorhandener Flansch 96 ist zu diesem Zwecke zwischen den Flansch 42 des Spaltrohres 40 und den Dichtungsring 45 eingeklemmt.The part lying between the motor rotor 12 and the impeller 16 Hollow shaft extension 14 -is surrounded by an annular space 94, which is divided by several in Ring disks 97 running in radial planes and two approximately cylindrical walls 95 and 98 is subdivided into several chambers 99: In addition, axial planes extending boundary walls may be provided. All chambers 99 are with one another -connected by small openings 100, which are in the boundary walls 95, 97 and 98 of the chambers 99 are arranged. The annular disks 97 and the walls 95 and 98 are combined into one insert, which is stationary on the inside of the can 40 is arranged. A flange 96 present on said insert is for this purpose clamped between the flange 42 of the can 40 and the sealing ring 45.

Das Motorgehäuse weist einen auf dem Ring 37 sitzenden Gehäuseoberteil 50 auf, der eine mittels eines abnehmbaren Deckels 51 verschlossene Kammer 52 bildet. Der Boden 53 dieser Kammer liegt gegen die geschlossene Stirnwand 41 der Büchse 40 an, an welcher ein Bronzekopf 54 befestigt ist. Dieser dient als Spurlager in Zusammenarbeit mit dem oberen Ende der Welle 11. Im Betrieb des Aggregates liegt die Welle 11 zwar nicht gegen den Kopf 54 an, welcher nur verhindern soll, daß der Läufer bzw. dessen Nabe 13 überhaupt mit der Stirnwand 41 der Büchse 40 in Berührung kommen kann.The motor housing has an upper housing part seated on the ring 37 50, which forms a chamber 52 closed by means of a removable cover 51. The bottom 53 of this chamber lies against the closed end wall 41 of the can 40 to which a bronze head 54 is attached. This serves as a track bearing in Cooperation with the upper end of the shaft 11. The unit is in operation the shaft 11 is not against the head 54, which is only intended to prevent the The rotor or its hub 13 is in contact with the end wall 41 of the sleeve 40 at all can come.

Wenn das beschriebene Pumpenaggregat betriebsmäßig angeschlossen ist, kann die Förderflüssigkeit in den Ringraum 94 und somit in die Kammern 99 eindringen. Da das Spaltrohr 40 oben aber hermetisch geschlossen ist, entsteht in demselben ein Luftpolster, ,velches dem Ansteigen des Flüssigkeitsspiegels 80 entgegenwirkt. Die Dimensionierung ist nun so getroffen, daß auch beim höchsten auftretenden Betriebsdruck der Pumpe der Flüssigkeitsspiegel in den Kammern 99 unterhalb des Läuferpaketes 12 verbleibt. Durch die kleinen Öffnungen 100 kann die Flüssigkeit zwar entsprechend dem statischen Druck in die Kamtnern 99 eindringen, aber nicht wesentlich durch dieselben zirkulieren, da die kleinen Öffnungen der Flüssi:gkei t einen zu großen S trömungswiderstand entgeg ensetzen. Die innere Wand 95 trennt die in den Kammern 99 vorhandene Flüssigkeit von dem sich drehenden Hohlwellenfortsatz 14, so daß ein Rotieren der Flüssigkeit in den Kammern praktisch ausgesohlossen ist. Wenn noch in Axialebenen verlaufende Zwischenwände vorhanden sind, so tragen diese zum gleichen Ziel ebenfalls bei. Die Kreisringscheiben 97 erschweren ganz wesentlich ein Mischen der in verschiedenen Höhenlagen befindlichen Flüssigkeitsschichten, wodurch ein allmählicher Abbau des Gaspolsters praktisch vermieden oder doch weitgehend verzögert wird. Je nach der Art der zu fördernden Flüssigkeit nimmt nämlich die oberste Schicht derselben mit der Zeit einen mehr oder weniger großen Teil der darüberliegenden Luft in sich auf, besonders wenn es sich um oxydierende Flüssigkeiten handelt, und der Berührungsdruck zwischen Flüssigkeit und Gaspolster groß ist. Würde einem Austausch der Flüssigkeitsschichten nichts entgegengesetzt, so käme immer wieder frische Flüssigkeit mit dem Luftpolster in Berührung, so daß eine immer größer werdende Menge der Luft in die Flüssigkeit aufgenommen und mit dieser weggefördert würde. Abgesehen davon, daß bei einem allmählichen Abbau des Luftpolsters der Flüssigkeitsspiegel in dem Ringraum 94 ständig steigen und schließlich den Motorläufer 12 erreichen würde, ergäbe sich als weiterer Nachteil eine Veränderung der Förderflüssigkeit beim Durchlaufen des Pumpenaggregates, was z. B. in der chemischen Industrie meistens nicht zulässig ist. Diese Nachteile sind durch die erfindungsgemäße Unterteilung des Ringraumes 94 in mehrere Kammern 99 wirksam beseitigt.If the described pump set is connected for operation, the conveyed liquid can penetrate into the annular space 94 and thus into the chambers 99. Since the can 40 is hermetically closed at the top, it arises in the same an air cushion, which counteracts the rise in the liquid level 80. The dimensioning has now been made so that even at the highest operating pressure that occurs the pump, the liquid level in the chambers 99 below the rotor core 12 remains. Although the liquid can correspondingly through the small openings 100 the static pressure penetrate into the chambers 99, but not significantly through they circulate because the small openings of the liquid make one too large Oppose flow resistance. The inner wall 95 separates those in the chambers 99 existing liquid from the rotating hollow shaft extension 14, so that a Rotation of the liquid in the chambers is practically excluded. If still If there are intermediate walls running in axial planes, these contribute to the same Aim also at. The circular ring disks 97 make mixing very difficult of the liquid layers at different altitudes, whereby a gradual breakdown of the gas cushion practically avoided or at least largely delayed will. Depending on the type of liquid to be conveyed, the top layer increases over time a more or less large part of the overlying parts Air in itself, especially when it comes to oxidizing liquids, and the contact pressure between the liquid and the gas cushion is high. Would an exchange nothing opposed to the layers of liquid, so fresh liquid would come again and again with the air cushion in contact, so that an ever increasing amount of air absorbed into the liquid and transported away with it. Apart from this, that with a gradual breakdown of the air cushion, the liquid level in the Annular space 94 would rise continuously and finally reach the motor rotor 12, Another disadvantage would be a change in the delivery fluid when passing through it of the pump unit, which z. B. in the chemical industry mostly not allowed is. These disadvantages are due to the subdivision of the annular space according to the invention 94 effectively eliminated in several chambers 99.

Die Förderflüssigkeit kann beim beschriebenen Pumpenaggregat auch in den Ringraum 15 zwischen dem Hohlwellenfortsatz 14 und dem Lagerkörper 25 eindringen. Auch in diesem Raum bildet sich oberhalb der Flüssigkeit ein Luftpolster, welches dem Ansteigen des Flüssigkeitsspiegels entgegenwirkt. Beim höchsten auftretenden Betriebsdruck verbleibt der Flüssigkeitsspiegel, der in Fig. 1 mit 81 bezeichnet ist, noch unterhalb des oberen Randes des Lagerkörpers 25, so daß die Flüssigkeit keinen Zutritt zu den Lagern 30 und 31 der Achse 11 hat. Diese Lager können daher ein Schmiermittel enthalten, das zweckmäßigerweise in Poren des Lagermaterials eingebracht werden kann, wie es für Lager mit Dauerschmierung bekannt ist.The pumped liquid can also be used in the case of the pump unit described penetrate into the annular space 15 between the hollow shaft extension 14 and the bearing body 25. In this space, too, an air cushion forms above the liquid, which counteracts the rise in the liquid level. At the highest occurring The operating pressure remains the liquid level, which is designated by 81 in FIG. 1 is, still below the upper edge of the bearing body 25, so that the liquid has no access to the bearings 30 and 31 of the axle 11. These camps can therefore contain a lubricant which is expediently introduced into pores of the bearing material as it is known for bearings with permanent lubrication.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Pump unit consisting of a centrifugal pump and a Electric motor in which, the motor rotor and .the impeller of the pump through a shaft are connected to one another to form a unit that is completely within the unit housing is stored, and in which the motor rotor is in one only against the pump open, but otherwise gas-tight closed space, which a the pump liquid Contains gas cushion keeping away from the motor, its contact with the pumping liquid takes place in an annular space surrounding said shaft, the means for preventing a rotation of the liquid, characterized in that the annular space (94) through stationary boundary walls (95, 97, 98) in chambers (99) is divided by small openings (100) in the boundary walls (95, 97, 98) are connected to each other.

2. Pump unit according to claim 1, characterized characterized in that the boundary walls (95, 97, 98) form an insert that from several circular disks (97) running in radial planes and from one or several approximately cylindrical walls (95, 98).

3. Pump set after Claims 1 and 2, in which the motor rotor passes through a can from the stator of the motor is separated, characterized in that the boundary walls (95, 97, 98) of the chambers (99) are arranged on the inside of the can (40).